液化天然气长输管道输送技术分析

陈鹏　罗丽勤

摘 要： 作为一种清洁、高效的能源，液化天然气在全球范围内具有极高的应用价值，也是公众生活及企业生产的必要资源。近年来，国内外对于液化天然气的需求量逐渐提高，液化天然气的液态管输技术也获得了长足的发展。文章从液化天然气输送技术发展的现状出发，简要阐释液化天然气长输管道输送技术应用的重要性，分析了液化天然气长输管道输送技术标准及相关工艺。

关键词： 液化天然气;长输管道;输送技术

【中图分类号】TE832 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）08-0246-01

引言：随着我国对于液化天然气需求量的提升，液化天然气的跨国及跨地区输送事业发展迅猛。傳统的液化天然气长距离输送通常采用储运形式，即将液化天然气储存在运输船、槽车或罐车中，在通过海运及陆运的方式输送至制定的区域，虽然能够增加我国液化天然气的持有量，但传统输送模式下液化天然气的损失率较高，并且容易引发较为严重的安全事故。随着低温流体管道输送技术的逐渐成熟，液化天然气长输管道输送技术也有所发展，不仅能够节省输送的空间，还能够有效提高输送的效率。液化天然气阐述管道输送技术的要点在于选择绝热性能较好的绝热形式及管道材料，建立冷却站。

1 液化天然气长输管道输送技术的发展现状

传统的天然气长距离输送采用储运的方式，利用高压液化技术，将天然气气体压缩为液体，再装入专业的液化天然气储存容器中，能够有效节省空间。但传统的液化天然气高压储存运输在输送过程中会受到多种因素的影响，例如罐体的密封性、罐体材料的抗压能力等，一旦发生泄漏，将会引发严重的事故。在此背景下，低温流体管道输送技术应运而生，不仅消除了高压储存运输的弊端，还有效提高液化天然气的输送效率。

2 液化天然气长输管道输送技术应用的重要性

在输送距离小于四千千米时，液化天然气的输送采用普通管道及传统的高压储存运输方式即可以满足输送的基本需求。但当输送距离超过四千千米时，普通管道在抗负荷能力等方面难以满足需求，使用罐车或运输船的输送成本将明显高于长输管道输送。为了能够保证液化天然气输送的稳定性、安全性、高效性，当输送距离超过四千千米时，应当运用长输管道输送技术。

3 液化天然气长输管道输送技术

3.1 液化天然气长输管道输送技术标准

当前国内外对于液化天然气长输管道设计及输送技术都有明确的规定。首先，天然气是一种由多种物质组成的混合气体，由与产气田及生产工艺不同，天然气中各组成成分的含量也有所差异。在输送过程中，液化天然气的温度会受到多种因素的影响，如温差导致的热传递、流动阻力损失造成的压降等，当LNG温度升高到临界点时，会发生气化，降低输送效率，因此需要根据液化天然气的温度、摩尔质量等基本状态参数，计算器热物性参数以及迁移性质，以此为依据设计长输管道。其次，液化天然气长输管道设计一方面要保证管道的绝热性能及保冷性能，另一方面要注重管道的经济性，因此要在保证管道运输量的基础上确定最佳的管内直径及流速。

3.2 液化天然气长输管道密相输送技术

液化天然气长输管道输送过程中，由于液化天然气与管道周围环境之间存在较大的温差，会使液化天然气吸收径向热量，甚至会发液化天然气相变，液态天然气与部分气化的天然气在管道内部形成两相流动，不仅会增大沿程阻力，使液化天然气温度进一步升高，还会影响液化天然气的安全运输。为了能够避免液化天然气冷量的流失，需要采用密相输送技术，通过将温度和压力控制在液化天然气气化的临界点，防止天然气的气化。

3.3 液化天然气长输管道输送途中冷却站的建设技术

液化天然气长输管道输送的距离较短，虽然密相输送技术能够在一定程度上保证管内的液相环境，但液化天然气仍然会由于流动摩擦及过泵剪切而升温。因此需要在长距离输送途中建立冷却站。确定冷却站数量及冷却站之间的距离是冷却站建设首要解决的问题，如果距离过大，则会降低冷却站的作用;如果距离过小，则会增加冷却站建设及液化天然气输送的成本。为此，需要根据液化天然气的进站温度、压力、扬程等进行精确的计算。

3.4 液化天然气长输管道输送的绝热保冷技术

液化天然气长输管道绝热形式主要包括真空绝热形式及非真空绝热形式。费真空绝热形式是指在管道夹层敷设绝热材料。真空绝热形式则是保持管道夹层的真空环境，增大辐射传热的辐射热阻，以达到绝热的效果。真空绝热形式绝热性能更好，能够有效降低冷量的损失，但是成本较高，工艺较为复杂。因此需要根据液化天然气的输送量、管道成本等选择合适的绝热形式、管道内径及管道材料。

4 液化天然气长输管道设计中的问题及解决对策

为避免管道结构被破坏，LNG管道进入运营前要进行预冷。预冷时，为防止温度变化过快、热应力过大导致材料或连接部位产生损坏，应控制预冷时的温降速率。根据操作经验，预冷速率在50℃/min左右是比较安全的。在预冷过程中，为使LNG管道、保冷层和周围土壤降温，就需要蒸发掉一定量的LNG，而且要经过相当长的一段时间才能达到稳定状态。预冷时，可以利用LNG的汽化潜热，也可以利用已汽化气体温度升高时的显热，预冷过程中LNG需液量随显热的利用程度而变化。

结束语：液化天然气输送正朝向多元化及长距离发展，为了能够提高输送的效率，提高液化天然气的利用率，需要重视液化天然气长输管道输送技术。该技术的要点在于按照国家及国际的相关规定合理设计长输管道参数;采用密相输送及数，防止液化天然气气化;根据液化天然气进站的温度及压力等计算冷却站的距离;兼顾经济性与技术性选择绝热形式，继而降低液化天然气运输过程中的冷量损失。

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